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摘要：矿井提升机是一种在重而复杂的条件下工作的装置，因此矿井提升机的驱动装置必须适应频繁的起动、停车、调速和变速，以实现更大的起动。本文分析了传统直流调速系统、交流调速系统和交流变频调速系统的不足，论述了交流变频调速系统的原理和优点，介绍了交-直-交变频调速系统改造后的试验结果。
关键词：煤矿；变频技术；特点；提升机；应用
1变频调速技术简介
通过改变工作频率间接调速技术，我们称之为变频调速技术。为了满足传动速度和扭矩的刚性要求，保证系统在动、静态条件下的稳定运行，需要大量的外围控制电路。降低逆变器对其他设备的影响，扩大逆变器在许多领域的应用是逆变器的研究方向之一。一般来说，变频技术综合了电力电子、电气控制理论、传输自动化、计算机控制等许多先进技术。从目前的市场发展趋势来看，变频调速技术已经成为调速领域的主体，有逐渐拓展市场的趋势。
2交流变频调速特性
①调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
②调速范围较大，精度高。
③起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
④变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。
⑤易于实现过程自动化。
⑥在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
3调速控制系统方案的设计
良好的控制性能为了选择不同的提升机调速控制系统能够取得，应根据具体要求不同类型的负载的控制方案，使用性能的关键所在是控制方式来决定提升机。所以常用的控制方式主要有：转子回路串电阻调速、在以达到经济、实用为准选用调速控制系统时结合矿井的生产规模要按负载的特性要求模糊控制等。
4变频技术原理及发展
交流变频调速技术是计算机技术、电子技术、传输技术等各种高新技术的综合应用。其本质特征是半导体对器件具有开关效应，将工频电源转换为另一工频电源控制器件。它的基本原理是通过转换一系列直流电来驱动和控制电机。也就是说，整流桥将使工频-直流电压-交流电压在频率和电压上可调。这是一个有效的速度调整，没有额外的滑动损失。变频技术根据电机的负载变化实现自身的功能变化，大大提高了电机的效率，减少了磨损。因此，在能量受限的环境下，变频技术可以最大限度地发挥其功能。因此，变频技术在理论和应用上都取得了比较好的效果。
5传统提升机的电控调速系统的不足
5.1直流调速系统的不足
（1）只适用于小功率提升系统；（2）直流电机存在电刷和换向器。结构和制造工艺复杂，较交流电机故障率高，维护工作量大、维护费用高；（3）直流电机体积大，重量大，体积（重量）/功率比大；（4）以晶闸管整流设备为基础的直流调速系统的谐波污染严重，功率因数低造成“电力公害”。
5.2交流调速系统的不足
交流单机、双机拖动的提升系统目前仍然大量地采用绕线电机转子串联电阻的调速方式，此调速方式存在以下几个问题：（1）转子回路串联电阻，造成能源浪费；（2）调速属于有极调速，造成运行不平稳，易引起电气和机械冲击；（3）启动电流和切换电流冲击大；（4）绕线电机滑环存在接触不良，容易引起设备故障；（5）功率因数低。
5.3交-交变频调速装置的不足
此类变频器的调速性能较好，可四象限运行，缺点是需要配套的专用低频电机（约10Hz左右），且对电网的谐波污染十分严重，功率因数低，对电网上的其他设备造成很大影响，必须加装功率因数补偿装置和谐波控制装置，使系统的总投资数倍增加。
6交-直-交变频调速的原理
提升机6kV高压电源经过隔离移相变压器移相降压后供给多个IGBT变频功率单元580V的额定电压，变频功率单元为三相输入单相输出的电压源型逆变器，三相Y形连接，输出最高相电压3480V，线电压6kV。供给提升机的高压电动机，实现电机的调速运行。
使变频器功率单元的二次线圈互相存在一个相位差，实现输入多重化，由此可以消除各个单元产生的谐波，成为真正对电网无污染的“绿色高压变频器”。变频功率单元的输出采用多电平移相PWM技术，每相6个变频功率单元串联实现多电平PWM，输出至电机的电压波形非常接近正弦波，使得这种变频器对电动机没有特殊要求，适用于各种目前煤矿提升机用电动机。输入变压器采用多重化设计，以达到降低网侧谐波电流的目的。
根据电压等级和变频功率单元级数，构成多级移相叠加的整流方式实现几十到几百个脉冲整流效果，可以大大改善网侧电流波形，使其负载下的网侧功率因数达到95%以上，无需任何功率补偿及谐波抑制装置就可以满足供电部门对网侧电能质量的要求。
7变频技术在提升机的应用
矿井提升机是矿山大型固定设备之一，是井下与地面的主要运输工具。矿用提升塔主要负责矿用(煤、矿石)的全部升级、人员升级、运输设备、材料等。变频技术在矿井提升机中的应用主要采用高压变频调速控制系统和PLC控制系统。首先，采用高压变频调速控制系统。在提升机电气控制系统设计中，采用了单元串联多级能量反馈四象限高压变频控制系统。该系统采用先进的串联动力单元，正弦调制法和功率器件的叠加法、空间矢量控制保证了升降操作的可靠性，大大提高了变换器的输入输出波形。高压主电路与低压控制电路的通信采用光纤传输，保证了电气隔离性能的安全性和可靠性。该系统抗干扰能力强。其次，提升机电气控制系统采用PLC控制，实现了提升过程中绞车系统的位置控制、速度控制、动态图像监控和各种保护功能，符合电磁兼容技术要求，抗干扰能力强。它包括以下几个方面①软件结构，使用控制软件和上层组态软件。②控制程序，该程序有五种运行方式:半自动、全自动、手动、大修和应急运行。一般来说，大修可以采用半自动或手工操作。系统运行时，自动给出低速运行的维护速度;当系统出现故障时，当系统保护停止后，故障被确认，但不能立即消除。此时可以使用应急运行模式。③计算机通信，该系统在整个提升过程中采用两种PL来控制位置、速度、动态图像监测和各种保护措施，充分满足了矿山提升技术的工艺要求。④监测系统，提升机的动态监测由工业计算机或触摸屏和组态软件组成。整个系统监控画面由各个电机的控制中心、历史曲线、报警窗口、速度曲线、系统描述和电路监控组成，您可以看到提升机系统如何运行和工作数据。
8结束语
变频技术是一种新型的电力电子技术，正朝着高性能、高精度、大容量、数字化、智能化方向发展。随着电子技术的飞速发展，一些高可靠性、高性能的变频器将不断涌现，并在节能方面取得惊人的成就。一些专家认为，电力控制技术和计算机技术，包括变频支路技术，将成为21世纪的两大重要技术。传统的电力驱动技术正面临着一场历史性革命。因此，在煤矿生产中，大力推广变频调速技术不仅是节能降耗的重要技术手段，也是实现经济增长方式转变的必然要求。提高煤矿机电设备的技术含量，提高企业的经济效益，具有重要的现实意义。
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